论文总字数：17401字

摘 要

现今，智能型小车的应用越来越广泛，而本文的目标在于设计一套其功能具有自动避障、循迹行驶、红外遥控的智能小车系统。经过重重对比,本文选用Arduino Uno R3这个平台来作为为智能小车的核心点,以此来控制智能小车的避障、循迹、行进等一系列的功能。整个系统是以 Arduino 为主控单元，对小车硬件部分进行分析设计，其中包括电源电路、电机控制电路、图像采集电路、传感器电路等，对于其智能小车存在的避障方面的一些缺陷，也设计了智能小车更完善的避障系统。

关键词：Arduino；智能小车；避障；红外遥控

Intelligent car design based on Arduino

Abstract

Nowadays, the application of smart cars is more and more widely, and the goal of this paper is to design a smart car system with automatic obstacle avoidance, tracking and infrared remote control. After a lot of comparison, this paper uses Arduino Uno R3 platform as the core point of the smart car, in order to control the obstacle avoidance, tracking, travel and other functions of the smart car. The whole system is based on Arduino as the main control unit, which analyzes and designs the hardware part of the car, including the power circuit, motor control circuit, image acquisition circuit, sensor circuit, etc. It also designs some defects in the obstacle avoidance of the smart car. A smart car is a better obstacle avoidance system.

Key words: Arduino; smart car; obstacle avoidance; Infrared remote control.

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 引 言 1

1.1 课题研究的背景 1

1.2 课题研究的意义 1

第二章 智能小车的方案设计 2

2.1设计要求 2

2.2 功能要求 2

2.3 设计原理与方法 2

2.4 电路模块功能 3

3.1 硬件设计 5

3.1.1 单片机的控制选择 5

3.1.2 电机驱动模块 6

3.1.3 电源模块 6

3.1.4 舵机转向模块 7

3.1.5 循迹模块 8

3.1.6 避障模块 8

4.1 Arduino语言 10

4.2 红外避障的工作原理 10

4.3 循迹设计 11

4.4 PWM程序设计 12

4.4.1 PWM调速 13

4.4.2 PWM调速原理 13

5.1 小车的安装步骤 15

5.2 小车的调试 16

5.2.1 小车的功能调试 16

致 谢 18

参考文献 19

附 录 20

第一章 引 言

1.1 课题研究的背景

就近年来科学技术的发展来看，其芯片技术是越来越与人们的生活息息相关了。它给人们的生活在方方面面都带来了许多的便利。无论是智能手机、相机还是电脑，都离不开芯片技术的发展和进步，而人工智能技术是一种与多个基础学科紧密联系、促进相互发展的前沿技术，它不只是广泛应用于人工智能技术的高科技应用领域，事实上除了传统工业、农业领域外，人工智能技术的应用还广泛涉及到了从军事到娱乐再到医疗等的相关领域。

当今社会，由于机器人技术不断的飞快发展，人们慢慢的对机器人的要求也是越来越高，机器人的智能化已然是成为了当今世上的热点话题。智能型汽车作为一种四轮式驱动的智能机器人，它具有操作灵活、操作方便的这些特点。它是集成了汽车上各种异常精密的传感器数据处理模块。其避障功能确实保证了智能车在行驶过程中自动调整行驶的方向，避免了碰撞和摩擦是智能车中的非常重要组成部分。截至到目前，智能车基本采用单传感器实现单侧的避障，但单侧避障也是有其自身的缺陷，如：障碍物会检测到速度变慢、避障成功率也低。因此，设计了一种能够避开各个方向的一些障碍物的智型能的汽车系统。利用红外单点避障可实现多向自动检测，从而实现来全面避障，很有效的提高避障的成功率和效率。

1.2 课题研究的意义

智能汽车，即等同于是轮式机器人，是一种涵盖了机械、汽车、电子、自动控制、计算机、传感器技术等等众多领域多学科知识领域的移动机器人，作为新兴的综合性技术，通过调查发现，其在众多领域都的广泛得到了广泛的运用，例如：工厂自动上料车、定点运输车等生活中的日常领域，就整个社会来看，越来越多的机器人被投放到工作中，不得不说机器人的诞生和发展，使人类摆脱了繁重的劳动的同时也极大地促进了人类社会的发展，如仿生人形机器人，多自由度机器人等，纵观整个社会，高校作已然作为名副其实科技人才培养基地，必定会越来越重视机器人技术，并且在方方面面努力培养该领域的人才。

对于当今社会的发展来讲，设计一款基于 Arduino 的智能小车控制系统，是必须也是必然的。本课题的研究内容是在基于现有的设计的避障车基础之上，提高自动避障的准确性和可靠性，同时在智能车上增加通信控制的相关功能，形成智能型小车系统，为了下一步的开发可以提供参考硬件选择和连接协调、软硬件软件控制和基础数据，关键是未来对于智能型小车的开发肯定是还不仅是局限于此，所以，严格来讲对于研究与设计具有自动的避障功能以及红外通信控制功能的智能小车系统，绝对是具有相当重要的理论和现实意义。

第二章 智能小车的方案设计

2.1设计要求

系统是以Arduino为核心的控制电路，光传感器通过对红外光信号进行数据采集，从而建立一个控制系统。其一检测到光信号的时候，如果红外线触碰到前方路面存在障碍物，它会通过系统给出的指令自动避障，就小车进行何种动作而言，可以使用遥控器手动控制而且也可以使其自动控制。

该次设计采用了模块化的设计方案，而且利用红外遥控器来充当开关按钮来控制车辆的启停。它从而就可以很容易地实现汽车的启动、停止、左转、右转和前后行驶的功能，如果想让这辆小车在黑线上检测是否有跟踪的功能，就通过使用遥控器控制这辆小车行驶到有黑线的地方即可，如其遇到黑线时，它就会自动的启动跟踪功能模块，让车辆沿着放好的黑线行驶，当其遇到障碍物的时候，它就会后退一步，选择另一条路线来避开路上的障碍物，各模块相互独立、协调，以此实现了对汽车的智能控制。

2.2 功能要求

以Arduino为核心，制作一款红外线遥控型的智能小车，小车具有的一系列功能，其为自动驾驶、手动驾驶和循迹前进。

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